休斯敦-(2021年5月17日)-在邁向合成生物學(xué)臨床應(yīng)用的重要一步中，萊斯大學(xué)的研究人員設(shè)計(jì)了一種細(xì)菌，該細(xì)菌具有診斷人類疾病的必要能力。
腸道細(xì)菌大腸桿菌的工程菌株在遇到酸中毒時(shí)會感知pH并發(fā)亮，這是一種酸性狀況，通常在炎癥性腸病(如結(jié)腸炎，回腸炎和克羅恩氏病)爆發(fā)時(shí)發(fā)生。
科羅拉多大學(xué)醫(yī)學(xué)院的研究人員在克羅恩氏病小鼠模型中使用了水稻產(chǎn)生的生物，以證明酸中毒激活了一組簽名基因。先前已經(jīng)在克羅恩氏病患者的活動性炎癥期間觀察到人類中相應(yīng)的遺傳特征。結(jié)果可在《美國國家科學(xué)院院刊》上在線獲得。
該研究的合著者杰弗里·塔博爾(Jeffrey Tabor)是由實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)的pH敏感細(xì)菌，他說，可以對其重新編程，以使其顏色出現(xiàn)在馬桶上，而不是使用CU School of Medicine實(shí)驗(yàn)中使用的熒光標(biāo)簽。
賴斯布朗工程學(xué)院生物工程學(xué)副教授塔博爾說：“我們認(rèn)為可以將其添加到食品中，并可以通過編程將廁所水變藍(lán)，以在爆發(fā)爆發(fā)時(shí)向患者發(fā)出警告。”
細(xì)菌在其35億年的歷史中，已經(jīng)進(jìn)化出無數(shù)種特異性和敏感的遺傳回路來感知周圍環(huán)境。Tabor及其同事開發(fā)了一種生物黑客工具包，可讓他們混合并匹配這些細(xì)菌傳感器的輸入和輸出。Rice博士發(fā)現(xiàn)了pH傳感電路。學(xué)生Kathryn Brink在2019年的即插即用工具包演示中。
PNAS研究的共同作者，中醫(yī)學(xué)院的粘膜炎癥計(jì)劃主任肖恩·科爾根(Sean Colgan)和科爾根實(shí)驗(yàn)室的博士后研究員伊恩·卡特賴特(Ian Cartwright)閱讀了有關(guān)pH傳感器的信息，并與塔博爾(Tabor)聯(lián)系，以查看是否可以將其用于實(shí)驗(yàn)室?？寺∈喜〉男∈竽Ｐ?。
CU醫(yī)學(xué)院的Levine-Kern醫(yī)學(xué)和免疫學(xué)教授Colgan說：“事實(shí)證明，通過無創(chuàng)方法測量腸內(nèi)的pH非常困難。
因此，布林克(Brink)花了幾周的時(shí)間將必要的傳感器電路拼接成一個(gè)有機(jī)體，然后將其發(fā)送給了Colgan的實(shí)驗(yàn)室。
塔博爾說：“通常，腸道的pH值約為7，這是中性的，但克羅恩氏病會引起很多炎癥，pH值約為3，這是很酸性的。”
塔博爾說，科爾根和同事研究了在這種條件下打開和關(guān)閉的基因，“需要一種測量腸道pH的工具，以表明他們在體外實(shí)驗(yàn)中觀察到的東西也確實(shí)是在活動物中發(fā)生的。”說。
柯根說：“定殖這種細(xì)菌菌株是監(jiān)測活動性炎癥期間酸中毒的理想生物學(xué)工具。”“證明腸道基因表達(dá)與細(xì)菌pH感應(yīng)細(xì)菌相關(guān)聯(lián)，是腸道活動性炎癥的有用且有價(jià)值的生物標(biāo)志物。”
塔博爾說，他認(rèn)為pH敏感細(xì)菌有可能在幾年內(nèi)用于人類臨床試驗(yàn)。
標(biāo)簽： 克羅恩氏病
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